单项桥式全控整流电路

一．实验目的：

1.熟悉 Matlab仿真软件和Simulink模块库。

2.掌握单相桥式全控整流电路的工作原理、工作情况和工作波形。

二．实验器材：

Windows系统、 Matlab仿真软件和Simulink模块库

三．实验原理：

单相桥式全控整流电路如图1-1所示，电路由交流电源u1、整流变压器T、品闸管VT1~4负载R以及触发电路组成。在变压器二次电压u2的正半周触发晶闸管VT1和VT3,在u2的负半周触发晶闸管VT2和VT4，由于晶闸管的单向可控导电性能，在负载上可以得到方向不变的直流电，改变晶闸管的控制角，可以调节输出直流电压和电流的大小。晶闸管触发电路输出脉冲与电源同步是电路正常工作的重要条件。

四．实验步骤：

1.建立仿真模型

(1)打开Simulink仿真平台在Matlab的菜单栏上点击 File,选择 New，在拉出菜单中选择 Model,这时出现一个名为 untitled 的空白仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。同时也可以在File菜单下给文件命名。

(2)提取电路元件模块在仿真平台窗口的菜单栏上点击图标调出模型库浏览器Simulink Library Browser在模型库中逐级打开子模型库,选取适合的模块,将其拖拉到仿真平台上，组成单相桥式整流电路的主要元器件有交流电源、晶阐管、RLC负载等。

(3)将电路元器件模块按单相整流的原理连接起来组成仿真电路首先将元器件移动到合适的位置，将光标箭头指向需移动的元器件，按住鼠标左键，移动鼠标将元器件拖拉到指定位置。如果需要多个相同模块，例如单相桥需要4个晶闸管模块，这可以使用模块的复制方法，以鼠标单击晶闸管模块图标，模块图标的四角出现四个小黑块表明该模块已被选中，这时同时按住键盘Ctrl键和鼠标左键，移动鼠标，将模块拖拉到复制位置后松开鼠标,则可以将晶闸管模块复制到其他位置。若点击元件模块的名称，可以修改模块名,如将Thyristor改名为VT 等。

2.设置模块参数

设置模块参数是保证仿真准确和顺利的重要一步，有些参数是由仿真任务规定的，如本仿真中的电源电压、电阻值等，有些参数是需要通过仿真来确定的。设置模块参数可以双击模块图标，弹出参数设置对话框，然后按框中提示输入，若有不清楚的地方，可以借助Help帮助。在本仿真中参数设置如下:

(1)交流电压源AC,电压为220V，频率为50Hz,初始相位为 0°。在电压设置中要求输入的是电压峰值220/5在该栏中键入220*sqrt(2)。若选择了对话框最后的测量项 Measurment,电压数据可以通过多路测量仪multimeter观察。

(2)变压器参数一次电压为 220V(有效值),二次电压为100V(有效值)。

(3)晶闸管 VT1~4 直接使用了模型的默认参数，也可以另外设置。

(4)负载RLC的参数设置，双击模块弹出对话框，在对话框第一栏Brabchtype 中有多种选择，本仿真选择R或RL,参数设置见对话框。

(5)脉冲发生器Synchronized 6-pulse gencrator的参数设置,同步频率为 50Hz,脉冲的宽度取10°。

3.设置仿真参数

在模型开始仿真前，还必须首先设置仿真参数。在菜单中选择Simulink,在下拉菜单中选择Simulink parameters，在弹出的对话框中可设置的项目很多,常设的参数有:仿真开始时间(Start time)、终止时间(Stop time)、数值计算方法(包括步长、相对误差、绝对误差等)等，在连续系统中，开始时间一般取“O”。解法和误差的选择对仿真运行的速度影响很大,步长太大，计算容易发散，步长太小，运算时间太长，电力电子系统仿真一般选可变步长variable-step仿真数值计算方法可选ode15、ode23、ode45等,误差选择0.001对电力电子电路的仿真精度足够了。

4.启动仿真

在参数设置完毕后即可开始仿真。在菜单Simulink栏下选择“Start”，或直接点击工具栏上的“ ”按钮，仿真立即开始，在屏幕下方的状态栏上可以看到仿真的进程。若要途中停止仿真，可以选择“Stop"或点击工具栏上的“■”按钮。

在仿真计算完成后，即可以通过示波器来观察仿真的结果。已经在需要观察的点上连接了示波器，双击示波器图标，即弹出示波器窗口显示波形，并可以用放大镜作仔细观察和分析仿真电路图如图所示:

五．实验数据： 

纯电阻负载：

当α=0°时

当α=60°时

当α=120°时

阻感负载：

当α=30°时

当α=60°时

六．数据处理及分析

1.带电阻负载的工作情况：

在单相桥式全控整流电路中，晶闸管VT1和VT4组成一对桥臂VT2和VT3组成另一对桥臂。

（1）U2正半周若4个晶闸管均不导通，负载电流Id为零，Ud也为零，VT1、VT4串联承受电压 U2，设VT1和VT4的漏电阻相等，则各承受U2的一半。若在触发角α处给VT1和VT4加触发脉冲，VT1和VT4即导通，电流依次流经VT1、R、VT4。当U2过零时，流经晶闸管的电流也降到零，VT1和VT4关断。

（2）U2负半周在触发角α处触发VT2和VT3（VT2和VT3的α=0处为ωt=Π），VT2和VT3导通，电流依次流经VT3、R、VT2。到U2过零时，电流又降为零，VT2 和VT3关断。此后又是VT1和VT4导通，如此循环地工作下去。

2.带阻感负载的工作情况：

在U2正半周期，触发角α处给晶闸管VT1和VT4加触发脉冲使其开通，Ud=U2。负载中有电感存在是负载电流不能突变，电感对负载电流起平波作用，负载电流 Id连续且波形近似为一水平线。U2过零变负时，由于电感的作用晶闸管VT1和 VT4中仍流过电流Id，并不关断。至ωt =Π+α时刻，给VT2和VT3加触发脉冲，因VT2和VT3本已承受正电压，故两管导通，VT2和VT3导通后，U2通过VT2和VT3分别向VT1和VT4施加反压使VT1和VT4关断，流过VT1和VT4的电流迅速转移到VT2和VT3上。至下一周期重复上述过程，如此循环下去。

3.观察图形知：

（1）α≠0 时，一上来的那一小段波形没有触发。

（2）在带阻感负载的实验中，由电流波形可得：所截0-0.05s的波段并非稳定状态。

七．实验总结：

由于这是第一次接触MATLAB仿真软件。在使用过程中遇到了较多的困难。例如起初存在着找不到器件或器件参数设置有问题的情况、而且发现所使用的MATLAB软件与实验指导书所使用的版本不同、这也造成了不少麻烦。但通过参考指导书的内容,上网搜索资料以及同学之间的互相交流、最终较圆满的完成了仿真任务。本次实验使我学会了初步使用MATLAB仿真软件的基本操作步骤，更认识到了MATLAB仿真软件的重要性,希望今后里能够更多接触MATLAB仿真、做到熟练使用仿真软件。

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